Instrumentos e investigación actual en RTE

Redes RTE son un ejemplo de tecnología emergente donde la investigación científica y el interés industrial convergen. Las redes RTE son un tema nuevo, y desde hace relativamente poco tiempo, están apareciendo en workshops. Además de una falta de conocimiento generalizado, la ausencia general de

métodos e instrumentos específicos de medición, para su evaluación, caracterizan a las aplicaciones basadas en tiempo real [30].

En particular, es necesario un conjunto completo de parámetros específicos que caractericen a una aplicación basada en RTE, y esto no está definido aún. Por otra parte, aunque características derivadas de la Tecnología de Información y Comunicación (ICT) de campo parecen ser adecuadas, las metodologías de medición y los entornos de prueba a menudo no están disponibles. Por ejemplo, el ancho de banda y la latencia son bien conocidos y ampliamente utilizados en Ethernet e Internet, y parecen correctos para hacer una evaluación también en tiempo real, sin embargo la medición del ancho de banda real, es bastante difícil, porque depende de los datos y el estado de los nodos que están vinculados. Comúnmente en la actualidad, en el mejor de los casos, es considerado como dato el valor pico.

define como el intervalo de tiempo entre la transmisión de tramas especiales y la recepción de los correspondientes reconocimientos. El método más famoso es el comando ping que está basado en ICMP (Internet Control Message Protocol). Obviamente, este método no es compatible con la resolución necesaria para las redes RTE. Lo citado anteriormente y tratado en IEC61784 sugiere algunos indicadores de resultados:

Tiempo de entrega: el tiempo necesario para transmitir los datos de aplicación, de un nodo (fuente) a otro nodo (destino).

El tiempo de sincronización preciso: la máxima desviación entre dos relojes de nodos.

La precisión de sincronización no basada en tiempo: la máxima fluctuación del comportamiento cíclico de cualquiera de dos nodos, como es el

comportamiento cíclico establecido a través de eventos periódicos en la red. Este es el caso de algunos protocolos de RTE, que utilizan el envío de mensajes en la red para indicar el inicio de un ciclo. En estos protocolos la distribución de una señal de reloj de referencia común no es necesaria. Tiempo de recuperación redundante: el tiempo máximo desde la falla hasta

volver de nuevo a estar operativo.

Rendimiento de RTE: la cantidad total de datos de RTE (por longitud del octeto) sobre un enlace por segundo.

Ancho de banda en No RTE: el porcentaje de ancho de banda, que se puede utilizar para la comunicación en no RTE sobre un enlace. El ancho de banda total del enlace también esta especificado, ya que están

relacionados entre sí.

Por otra parte, se pueden utilizar otros varios indicadores, como por ejemplo: "Tiempo de recorrido de pila" es el tiempo requerido por los datos para que

pasen a través de la pila de comunicación desde arriba (Capa de aplicación) hasta la parte inferior (capa física).

"Tiempo de Reacción al Evento" es el tiempo requerido por el sistema para reconocer un evento externo, por ejemplo, un cambio de entrada, y generar una acción de respuesta. Este tiempo es muy importante en las

aplicaciones prácticas y depende mucho del nivel de implementación de la aplicación.

Como la evaluación experimental de estos indicadores es muy difícil en una planta industrial, la actividad de investigación se centra en proporcionar

herramientas de simulación. Simuladores de red como OPNET, o OMNeT + +, no soportan protocolos de RTE, por lo tanto con gran esfuerzo, se trabaja en

desarrollar un modelo efectivo para un nodo RTE.

En cuanto a los instrumentos de medición, en el campo de las ICT, algunos instrumentos que se utilizan para asociar una referencia de tiempo para Tramas Ethernet, van desde:

Los analizadores de redes de alto rendimiento, que permiten una

resolución temporal del orden de décimas de nanosegundos que podrían ser adecuados para las redes RTE. Por otra parte los límites están en lo compacto, el costo, y en la solidez, que requiere normalmente el entorno industrial.

A modo de ejemplo de nuevos instrumentos, en la Universidad de Waikato en Nueva Zelanda han desarrollado un nuevo instrumento basado en dispositivos lógicos programables que añade marcas de tiempo a cada paquete de Ethernet. En la actualidad cerca de 100 de estos instrumentos, sincronizado por GPS, se utilizan en todo el mundo para el análisis estadístico del tráfico en Internet.

Como los instrumentos basados en software no son adecuados y los analizadores de red permiten sólo una medición costosa y localizada, a menudo la

caracterización del rendimiento RTE se realiza mediante las señales de entrada y salida, por ejemplo: midiendo el tiempo de reacción a un evento, con respeto a ese evento externo.

Para el desarrollo de instrumentos adaptados a las redes RTE, debe ser considerado un enfoque de múltiples sondas que aprovechan la evolución

reciente de la tecnología FPGA y en la disponibilidad de los procesadores de red. De hecho, por medio de una arquitectura multi-sonda, es posible

experimentalmente medir los tiempos de retraso (es decir, a través de un switch) y verificar la sincronización entre los nodos.

3.8.1 Un ejemplo de nuevo sistema de medición

Un instrumento nuevo y de bajo costo, ―el multi-sonda‖ ha sido recientemente propuesto [31]. La arquitectura general se muestra en la figura 3.9. El instrumento puede ser visto como una red de sondas diseñadas para registrar al mismo

tiempo, el tráfico Ethernet en diferentes enlaces de una red RTE. Esta red "paralela", llamada red de medición, transmite los datos, registrados por las sondas, hacia un equipo de supervisión, denominado estación de monitoreo. Las sondas son consultadas para asociar una marca de tiempo confiable de cada trama que transita en el enlace Ethernet, enviándolo hacia el monitor. Esto da lugar a una especial arquitectura de sondas, que permite el registro del RTE full- duplex, junto con la estricta sincronización de tiempo entre las sondas.

La estación monitor debe almacenar y elaborar todos los datos entrantes, por lo que el único punto crítico es el ancho de banda del sistema, que tiene la

capacidad de gestionar todos los datos, sin pérdida de tramas. De hecho, las tramas de registro y las marcas de tiempo de los datos correspondientes, deben ser transferidas, lo que da como resultado un rápido crecimiento del ancho de banda.

En general, si se consideran protocolos RTE, 100BaseT de gran ancho de banda, la red de medición debe trabajar con 1000BaseT o más.

programas de código abierto como el WireShark citado anteriormente. El tiempo de prueba local está constantemente sincronizado con un reloj de referencia local a través de un oscilador, con cristal, para mitigar diferentes variaciones (temperatura, envejecimiento, etc.). Ver esquema en la siguiente figura.

Figura 3.9 Arquitectura general del nuevo instrumento multi-sonda .

Capítulo 4 Introducción de las Redes Inalámbricas en la